ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

При использовании технологии вакуумной ионно-плазменной конденсации покрытий на детали штампов и пресс - оснастки важным моментом является правильный выбор ориентации упрочняемых поверхностей к оси плазменного потока. В противном случае не удаётся значительно повысить работоспособность штампового инструмента.

Учитывая, что формующие части штампов и пресс-форм имеют сложную геометрию, конденсация покрытий будет проходить на поверхностях по разному ориентированных к плазме катодного пучка не одинаково, что неизбежно приводит к формированию покрытий с разными физико-механическими свойствами. По этой причине возникла необходимость в проведении цикла работ по изучению зависимо­сти свойств покрытий от ориентации упрочняемых поверхностей к оси плазменного потока. Технологические параметры работы установки выдерживались постоянны­ми: ток испарителей из титана составлял 70А, опорное напряжение - 200В, давление азота в реакционной камере - 0,665Па, температура образцов-свидетелей из стали ХВГ при ионной бомбардировке равнялась 523К°.Время конденсации изменялось от 15 мин. до 120 мин.

Работа проводилась с использованием твердостного и микротвердостного методов, металлографии, рентгеноструктурного анализа, электронной просвечивающей и растровой микроскопии.

Определение толщины покрытий проводилось на оптической системе микро­твердомера ПМТ-3 по перпендикулярным срезам, полученным бездеформационной электроэрозионной резкой на установке "Ажетрон".

На каждом образце проводилось 80-100 измерений, и после построения статистических зависимостей - полей распределения экспериментальных результатов по­строена зависимость толщины покрытий от времени конденсации. Проверка, проведённая на специализированном бета-толщиметре типаhp-700,показала практиче­ски полное соответствие полученным результатам.

Из полученных результатов следует, что толщина покрытий подчиняется линейной зависимости от угла наклона образцов к направлению плазменного потока, как на торцевой поверхности, так и на различно ориентированных плоскостях. Из полученных результатов следует, что с уменьшением угла наклона поверхности относительно плазменного потока микротвёрдость покрытий растёт от 3Ч10 ⁴МПа (300 кг/мм ²) при ориентации поверхности образцов под нулевым углом, до 17Ч10 ⁴МПа (1700 кг/мм ²) при перпендикулярном положении поверхности.

Микроструктура покрытий при нормальном падении плазменного потока имеет сравнительно гомогенную структуру с небольшим количеством микрокапельной фа­зы, имеет высокую микротвёрдость и твёрдость60-65hrc,что определяет высокую износостойкость покрытий.

Увеличение угла наклона поверхности до 45 угл.гр. приводит к развитию микро­трещин в покрытиях из-за высокого уровня микронапряжений. Развитие микротре­щин начинается от микропор в объёме. Скользящее падение плазменного потока приводит к формированию покрытий с чрезмерно развитой поверхностью, невысо­кой микротвёрдостью и твёрдостью не выше25-30hrc,что определяет низкую адгезионную прочность покрытий и невысокие физико-механические свойства. Таким образом, для получения качественных покрытий на поверхности штампов и пресс-форм необходимо использовать различные схемы конденсации покрытий, исходя из формы и назначения инструмента.

Схему конденсации следует выбирать таким образом, чтобы плазменный поток от катодных узлов был близок к перпендикулярному направлению, и не превышал 30 уг.гр.